La mayoría de los medidores de flujo tradicionales (como los medidores de flujo electromagnéticos, de vórtice y de turbina) requieren que la tubería esté completamente llena de fluido. En condiciones de tubería no llena (o canal abierto/tubería parcialmente llena), existe gas (generalmente aire) sobre el fluido, lo que afecta gravemente la precisión de la medición e incluso puede dañar el instrumento.
Medidor de nivel/flujo ultrasónico
Principio de medición:
El instrumento se instala en la parte superior de la tubería y mide el nivel del líquido emitiendo pulsos ultrasónicos. El microprocesador dentro del instrumento calcula automáticamente el área de la sección transversal-del fluido en función de las dimensiones de la tubería preestablecidas (circular, rectangular, etc.) y el nivel del líquido. Combinado con una velocidad de flujo preestablecida (para vertederos/canales fijos) o midiendo la velocidad de flujo real a través de una medición multi-canal, finalmente se calcula el caudal instantáneo y el caudal acumulativo.
Ventajas:
Medición sin-contacto: el sensor no entra en contacto con el fluido, no se ve afectado por la corrosión, el desgaste ni la contaminación del fluido y requiere un mantenimiento mínimo.
Amplia aplicabilidad: Adecuado para tuberías de diversas formas (circulares, cuadradas, trapezoidales) y canales abiertos.
Fácil instalación: No es necesario cortar la tubería; se puede instalar perforando un agujero en la parte superior de la tubería o directamente encima del canal.
Alta precisión de medición.
Desventajas:
Se ve afectado significativamente por vapor, espuma, sólidos suspendidos o acumulación de sarro dentro de la tubería.
Se requiere una calibración precisa para tuberías de forma irregular.
Aplicaciones típicas: Drenaje municipal, depuradoras de aguas residuales, vertidos de aguas residuales industriales, redes de tuberías de aguas pluviales, etc.
Medidor de flujo electromagnético - con función de medición de tubería no-completa
Nota: Los medidores de flujo electromagnéticos comunes no deben usarse en condiciones de tubería no llena, ya que esto provocará mediciones inexactas y puede dañar los electrodos. Sin embargo, existen en el mercado medidores de flujo electromagnéticos diseñados específicamente para mediciones de tubería no completa.
Principio de medición:
El principio es el mismo que el de los medidores de flujo electromagnéticos ordinarios (ley de inducción electromagnética de Faraday), pero emplea una estructura de electrodo especial y una tecnología de procesamiento de señales. Por ejemplo, al utilizar un diseño de tres-electrodos o de cuatro-electrodos, incluso con cambios en el nivel del líquido, siempre hay un electrodo en contacto con el líquido, logrando así una medición estable.
Ventajas:
Muy alta precisión y buena repetibilidad.
No se ve afectado por la densidad, viscosidad, temperatura y presión del fluido.
Puede medir líquidos corrosivos y lodos que contienen sólidos.
Desventajas:
Mayor costo, mucho más alto que los medidores de flujo integrados ultrasónicos.
La instalación requiere la desconexión de las tuberías, lo que complica la construcción.
Requiere que el fluido tenga una determinada conductividad.
Aplicaciones típicas: control de procesos industriales y tratamiento de aguas residuales, donde se requiere una precisión extremadamente alta.
Canal Parshall/canal Venturi + medidor de nivel
Principio de medición:
Se instala un dispositivo de estrangulación con una forma específica-(canal Parshall o vertedero triangular) en un canal o tubería. Cuando el líquido pasa a través de este dispositivo, se produce un fenómeno de estrangulamiento y el nivel del líquido aumenta en un punto específico del canal (aguas arriba de la garganta). Existe una relación matemática fija entre este aumento del nivel del líquido y el caudal. Al medir este nivel de líquido, se puede calcular con precisión el caudal. Los medidores de nivel suelen ser de tipo ultrasónico o de presión-.
Ventajas:
Estructura simple, robusta y duradera, de bajo mantenimiento.
No propenso a obstruirse para fluidos que contienen una gran cantidad de sólidos en suspensión (como lodos).
Amplio rango de medición.
Desventajas:
Requiere un gran espacio de instalación y requisitos estrictos en las secciones de tubería recta antes y después.
Incurre en cierta pérdida de cabeza.
La exactitud depende de la precisión de fabricación del canal y de la precisión de la medición del nivel de líquido.
Aplicaciones típicas: riego agrícola, control de inundaciones urbanas y medición de caudales de afluentes y efluentes en plantas de tratamiento de aguas residuales.
Medidor de flujo ultrasónico Doppler
Aunque se utiliza principalmente para tuberías completas, también se puede utilizar en determinadas situaciones-que no están llenas.
Principio de medición:
Utilizando el efecto de cambio de frecuencia Doppler causado por ondas ultrasónicas que encuentran partículas o burbujas en un fluido, se mide la velocidad de las partículas o burbujas suspendidas en el fluido, calculando así la velocidad del fluido. Sin embargo, este método no puede obtener directamente el área de la sección transversal-y debe usarse junto con un medidor de nivel para calcular el caudal.
Situaciones aplicables: cuando la tubería no está completamente llena, pero el líquido contiene una cantidad suficiente de material reflectante (como burbujas o partículas sólidas), se puede utilizar un medidor de flujo ultrasónico Doppler. Dado que el método Doppler funciona utilizando señales sonoras reflejadas por burbujas y micropartículas, no funcionará si el líquido no contiene burbujas y micropartículas. Es adecuado para fluidos que contienen al menos un 30% de partículas en suspensión.
Ventajas:
Puede medir medios complejos como mezclas sólidas-líquidas, lodos y mezclas de aceite-agua.
Sin deriva-punto cero. No se produce ningún cambio de frecuencia Doppler cuando el fluido está estacionario. Por lo tanto, la unidad de visualización del controlador no experimentará una desviación del punto cero-.
Desventajas:
La precisión de la medición se ve muy afectada por el número y la distribución de los objetos reflectantes en el fluido, y su estabilidad no es tan buena como la de otros métodos.
Requiere un estado de flujo estable en una sección de tubería recta (la longitud de la tubería recta aguas arriba debe ser de al menos 15 d y la longitud aguas abajo debe ser de al menos 5 d), y la ubicación de instalación tiene altos requisitos.
¿Cómo elegir?
Primera elección: Medidor de nivel/flujo ultrasónico. Ofrece las mejores ventajas generales en términos de costo, facilidad de instalación y aplicabilidad, lo que la convierte en la opción más común para la medición de flujo de tubería no-completa-.
Si se requiere una precisión extremadamente alta y el presupuesto es suficiente: considere usar un medidor de flujo electromagnético dedicado que no sea-de tubería completa-.
Si se encuentra en un canal abierto grande o en un canal con un alto contenido de sólidos en el fluido: un canal Parshall es una opción muy confiable y económica.
Evite el uso de: medidores de flujo diseñados para el funcionamiento-de tubería completa, como medidores de flujo de turbina, vórtice, orificio y cono V-. No funcionarán correctamente si la tubería no está -llena-.
